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        世界之最:最大的智能機器人與最小的智能機器人

        2021-04-30 09:40:14 來源:一點排行網 作者:admin 閱讀量:4770

        ????? 機器人是當今世界制造業頂端的明珠,其研發、制造、應用是衡量一個國家科技創新和高端制造業水平的重要標志。進入21世紀以來,全球制造業正在向智能化、自動化、集成化和綠色化方向發展;作為智能制造的主力軍,智能機器人技術已成為“第四次工業革命”的一個重要組成部分,正改變著全球制造業格局,帶來了一場全新的技術革命。在這場革命中,智能機器人大有大的用途,小有小的作為,并出現了當今世界體積最大的智能機器人和體積最小的智能機器人。

        ?????? 在日本橫濱,高達智能機器人最近亮相,它是有史以來最先進的1:1全尺寸高達。這臺巨型機器人,高約18米,重約25噸,由200多塊以鋼鐵和碳纖維增強聚合物制成的部件組成,并且還可以做出如跪下、轉頭、動手指等一些動作。該機器人是目前世界上體積最大的智能機器人,屬于“高達”(Gundam)機器人系列。它是有史以來最先進的全尺寸高達,這樣的工程挑戰是巨大的。高達智能機器人是使用電動、智能設備和液壓執行器的組合來完全驅動的機器人,以其24個自由度實現“高達狀的運動”。高達是由日本動畫監督富野由悠季先生創作的,給日本文化和動畫領域留下了不可磨滅的印記。自1979年以來,高達已經出現在50多部電視劇和電影中,同時也出現在許多漫畫和電子游戲中。

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        ? ?體積最大的智能機器人(圖片源自網絡)

        ?????? 這臺機器人的每個細節背后,都承載著研究人員不懈的努力。舉個例子,它每只手都有2米長,手指關節發達。由于它們安裝在轉動的手腕上,隨著肘部和肩膀的移動,每只手的重量,包括所有的電機、電纜和車身,需要保持在200公斤以下,以確保鏈條上的電機能夠順利地工作。它正在使用開源機器人操作系統(ROS)和一款3D動態模擬器(Gazebo)進行開發,并且研究人員正在發布它的完整虛擬副本,有抱負的程序員可以使用它開發自己的動作和姿勢。為了使它靈活的運動,研究人員嘗試突破常見的電動機、傳感器和執行器技術的局限性。鑒于新冠肺炎疫情影響,高達智能機器人將首期展示到2022年3月31日,感興趣的人們還是有機會親臨現場觀摩的。

        將電子器件微型化,以致最終生產細胞大小的智能機器人,一直是工程師們追求的目標。微型智能機器人屬于典型的微機電系統,其發展依賴于微加工、微傳感、微驅動和微結構等方面。而致動器的定義,是指通過電、光信號,直接或間接控制機械結構,使之發生變形或移動等。一直以來,由于缺乏合適的微米級致動器系統,微型機器人技術的進一步發展受到限制。目前一些科技發達國家在微型智能機器人的研發中已取得了不少成果;微型智能機器人的體形很小,和蜻蜓或蒼蠅一樣大,有的甚至更小,小到我們看不見它們。在應用上,微型智能機器人可以用于醫學、精密制造業的加工以及攜帶攝像機和微型光纖,進人人類無法到達的地方去察環境,存儲或傳輸圖像等。

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        體積最小的智能機器人(圖片源自網絡)

        ??????? 據英國《自然》雜志報道,美國賓夕法尼亞大學研究人員馬克·密斯金先生及其同事,最近開發出了一款目前世界上體積最小的智能機器人,其尺寸小于 0.1毫米,人類用肉眼根本無法辨別。這一成果得益于這類與現有硅電子器件兼容的新型致動器的發展,實驗中,他們在一塊4英寸的硅片上,制造了超過100萬個行走機器人。研究團隊認為,這些是已知的第一個尺寸小于0.1毫米的智能機器人,其中板載電子裝置用于控制驅動。它們都很堅固,能在高酸性環境和超過200開爾文的溫度變化中生存下來,并且可以通過皮下針頭注射,為探索生物環境內的應用帶來了可能。

        ?????? 近年來,新一輪科技革命和產業變革蓄勢待發。智能機器人作為智能制造技術、信息技術、控制技術集成創新的重大成果,在推動以智能化為特征的產業變革進程中發揮著日益重要的作用。不過,目前所有智能機器人的智能水平還很低,還難以滿足社會需求,將其應用于實踐還有待于通過智能傳感技術與智能控制技術進一步智能化。但是,隨著人工智能時代的到來,智能機器人將在眾多領域得到應用;正如中國科學家及未來學家周海中先生在1990年發表的《論機器人》一文中所言:“智能機器人將在各行各業大顯身手,推動著我們工作和生活的變革?!?/p>

        文/李勁(作者單位:日本京都大學工學部)

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